CN104333031B - 多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法，所述多端柔性直流输电系统包括至少三个换流站，所述换流站采用模块化多电平换流器，单个所述换流站直流侧包括直流电流检测器和至少一组隔离闸刀，其交流侧包括相互串联的进线断路器、换流变压器和充电电阻，所述方法包括：切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态；检测所述所需停运换流站的直流侧电流；判断所述所需停运换流站的直流侧电流是否小于预设值；若所述所需停运换流站的直流侧电流小于所述预设值，则断开所述所需停运换流站直流侧的隔离闸刀。达到了停运多端柔性直流输电系统中部分换流站，而不影响其他运行中的换流站的目的。

Description

多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法及其装置

技术领域

本发明涉及直流输电技术领域，特别是涉及一种多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法及其装置。

背景技术

随着传统能源的短缺，世界各国把目光投向了新能源领域，诸如风能、太阳能、地热能和小水电等新能源不断被开发使用。

新能源发电由于其间歇性和不确定性在接入电网时存在很大的障碍，而柔性直流输电技术，尤其是多端柔性直流输电系统模块化多电平技术，可以灵活接入多个站点的新能源，通过一个大容量及长距离的电力输出通道，将电力送达多个城市的负荷中心。柔性直流输电技术在可再生新能源应用和智能电网建设中起到越来越重要的作用。

但是，目前已投入商业运行的多端柔性直流输电工程均不具备单换流站及多个换流站同时停运的能力，当需要将多端柔性直流输电系统中的其中一个换流站或多个换流站同时停运时，需要将整个多端柔性直流输电系统停运，断开所有换流站交流侧断路器，然后隔离需要停运的换流站直流侧，再将剩余的换流站再次充电解锁投入运行，这极大地限制了该系统运行的灵活性，增加了整个多端柔性直流输电系统的停运概率，限制了该系统在直流电网中的应用前景。

因此，如何在停运多端柔性直流输电系统中的部分换流站时，保持多端柔性直流输电系统中的其他换流站正常运行，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种多端柔性直流输电系统及其换流站停运控制方法，可以在停运多端柔性直流输电系统中的部分换流站时，保持该系统中其他换流站正常运行。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法，所述多端柔性直流输电系统包括至少三个换流站，所述换流站采用模块化多电平换流器，单个所述换流站直流侧包括直流电流检测器和至少一组隔离闸刀，其交流侧包括相互串联的进线断路器、换流变压器和充电电阻，所述方法包括：切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态；检测所述所需停运换流站的直流侧电流；判断所述所需停运换流站的直流侧电流是否小于预设值；若所述所需停运换流站的直流侧电流小于所述预设值，则断开所述所需停运换流站直流侧的隔离闸刀。

优选的，所述切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态包括：闭锁所需停运换流站的换流变压器中的换流阀；断开所述所需停运换流站的进线断路器。

优选的，所述换流站停运控制方法应用于的多端柔性直流输电系统包括至少三个运行中的换流站。

优选的，所述所需停运换流站为至少一个所述运行中的换流站。

优选的，所述所需停运换流站至少为两个时，同时停运所述所需停运换流站。

优选的，所述所需停运换流站交流侧为有源系统或无源系统。

优选的，所述所需停运换流站在定功率、定频率或定直流电压方式下运行。

一种换流站停运控制装置，应用于上述任一项所述的换流站停运控制方法，包括：切换单元，用于切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态；检测单元，用于检测多端柔性直流输电系统的换流站的直流侧电流；第一处理单元，用于判断所述检测单元检测的换流站的直流侧电流是否小于预设值，若所述换流站的直流侧电流小于所述预设值，则控制所述换流站直流侧的隔离闸刀断开。

优选的，所述切换单元包括：闭锁单元，用于闭锁换流站的换流变压器中的换流阀；断开单元，用于断开换流站的进线断路器。

优选的，还包括：第二处理单元，用于控制所述切换单元切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本发明实施例所提供的多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法，切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态，模块化多电平换流器无法对其直流侧的直流线路放电，当检测到换流站的直流侧电流小于预设值时，此时的需停运换流站直流端相当于空充母线，即相当于母线上没有电流，使得隔离闸刀可以断开，从而达到停运多端柔性直流输电系统中部分换流站，而不影响其他运行中的换流站的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例所提供的多端柔性直流输电系统结构示意图；

图2为本发明一个实施例所提供的多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法流程图；

图3为本发明一个实施例所提供的多端柔性直流输电系统的换流站停运控制装置结构示意图。

具体实施方式

正如背景技术部分所述，目前的多端柔性直流输电系统，不具备单换流站及多个换流站同时停运的能力。发明人研究发现，由于换流站的隔离闸刀不能带电操作，当需要将其中一个换流站或多个换流站同时停运时，需要将整个多端柔性直流输电系统停运，然后隔离需要停运的换流站直流侧，再将剩余的换流站再次充电解锁投入运行。

基于上述研究的基础上，本发明实施例提供了一种多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法，包括：

切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态；

检测所述所需停运换流站的直流侧电流；

判断所述所需停运换流站的直流侧电流是否小于预设值；

若所述所需停运换流站的直流侧电流小于所述预设值，则断开所述所需停运换流站直流侧的隔离闸刀。

相应的，本发明一个实施例还提供了一种换流站停运控制装置，包括：

切换单元，用于切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态；

检测单元，用于检测多端柔性直流输电系统的换流站的直流侧电流；

第一处理单元，用于判断所述检测单元检测的换流站的直流侧电流是否小于预设值，若所述换流站的直流侧电流小于所述预设值，则控制所述换流站直流侧的隔离闸刀断开。

本发明实施例所提供的方案，在停运多端柔性直流输电系统中的部分换流站时，能够保持多端柔性直流输电系统中的其他换流站正常运行。

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

本发明实施例提供了一种多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法，所述多端柔性直流输电系统包括至少三个换流站，所述换流站采用模块化多电平换流器，单个所述换流站直流侧包括直流电流检测器和至少一组隔离闸刀，其交流侧包括相互串联的进线断路器、换流变压器和充电电阻，所述方法包括：

切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态；

检测所述所需停运换流站的直流侧电流；

判断所述所需停运换流站的直流侧电流是否小于预设值；

若所述所需停运换流站的直流侧电流小于所述预设值，则断开所述所需停运换流站直流侧的隔离闸刀。

在本发明的一个实施例中，以三个换流站组成的多端柔性直流输电系统为例进行说明，所述的三个换流站组成的多端柔性直流输电系统即为三端柔性直流输电系统，如图1所示，该三端柔性直流输电系统包括第一换流站10、第二换流站20和第三换流站30，其中，第一换流站10包括模块化多电平换流器101、隔离闸刀102、直流电流检测器(图1中未画出)、充电电阻103、换流变压器104和进线断路器105，隔离闸刀102、直流电流检测器位于换流站的直流侧，隔离闸刀102至少为一组隔离闸刀，充电电阻103、换流变压器104和进线断路器105位于换流站的交流侧且相互串联，进线断路器105一端与换流变压器104连接，进线断路器105另一端与外接交流系统106连接，在充电电阻103两端还可以并联一个旁路闸刀107。第二换流站20和第三换流站30结构与第一换流站10相同，具体请参见上文，在此不做赘述，其中，三个换流站对应的隔离闸刀相互连接。

本实施例以停运第一换流站10为例进行说明，如图2所示，控制第一换流站10停运的步骤如下：

步骤111：切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态。

在本实施例中，将第一换流站10交流侧的换流变压器104中的换流阀切换至高阻状态。

步骤112：检测所述所需停运换流站的直流侧电流。

通过直流电流检测器检测第一换流站10直流侧电流大小。

步骤113：判断所述所需停运换流站的直流侧电流是否小于预设值。

步骤114：若所述所需停运换流站的直流侧电流小于所述预设值，则断开所述所需停运换流站直流侧的隔离闸刀。

在本实施例中，第一换流站10、第二换流站20和第三换流站30同时处于运行状态，本实施例所提供的换流站停运控制方法在停运第一换流站10时，避免了第二换流站20和第三换流站30也同时停运，这是由于通常情况下，隔离闸刀不能带电操作，在本实施例中，切换换流阀至高阻状态，当直流侧电流小于1％的额定电流时拉开隔离闸刀，此时拉开隔离闸刀相当于拉开空充母线的隔离闸刀，即拉开几乎没有电流的母线上的闸刀，从而可以达到停运第一换流站10而不影响第二换流站20和第三换流站30运行的目的，本发明实施例操控简单，根据需要停运换流站，避免了整个多端柔性直流系统停运造成的功率损失，提高了系统的灵活性。

需要说明的是，本实施例只是以三个换流站组成的多端柔性直流输电系统为例进行说明，也可以应用于三个换流站以上的多端柔性直流输电系统，对此并不做限定，具体视情况而定。

还需要说明的是，本实施例只是优选所述预设值为1％的额定电流，也可以是其他预设值，只要能保证拉开隔离闸刀相当于拉开空充母线的隔离闸刀即可，对此并不做限定，具体视情况而定。

在上述实施例的基础上，本发明一个实施例的所述切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态包括：闭锁所需停运换流站的换流变压器中的换流阀；断开所述所需停运换流站的进线断路器。

闭锁所需停运换流站的换流变压器中的换流阀，断开所述所需停运换流站的进线断路器后，模块化多电平换流器中的上下桥臂子模块的电压之和远大于直流电压，并且由于上下桥臂子模块中的反并联二极管具有单向导通性，换流站直流侧线路无法对上下桥臂子模块进行充电，上下桥臂子模块也无法对直流侧线路放电，换流阀阻抗等于所有反并联二极管的阻抗和，此时换流阀处于高阻状态。

在上述实施例的基础上，本发明一个实施例中的所述换流站停运控制方法应用于的多端柔性直流输电系统包括至少三个运行中的换流站。

在上述实施例的基础上，本发明另一个实施例中的所述所需停运换流站为至少一个所述运行中的换流站。

在上述实施例的基础上，本发明又一个实施例中的所述所需停运换流站至少为两个时，同时停运所述所需停运换流站。

本发明所提供的换流站停运控制方法，不仅适用于控制停运单换流站，也可以控制停运多个换流站，根据上文实施例所述换流站停运控制方法可以同时停运多个换流站。

在本发明一个实施例中，所述所需停运换流站交流侧为有源系统或无源系统。

换流站交流侧的外接交流系统既可以是有源系统，又可以是无源系统，本发明实施例所提供的换流站停运控制方法对于这两种外接交流系统皆适用。

在本发明另一个实施例中，所述所需停运换流站在定功率、定频率或定直流电压方式下运行。

所需停运换流站在定功率、定频率或定直流电压方式下运行指的是，所述换流站可以是功率控制换流站、频率控制换流站或直流电压控制换流站。如图1所示，以三端柔性直流输电系统为例，其中第一换流站10为直流电压控制换流站，第二换流站20和第三换流站30为功率或者频率控制换流站，在按照上文实施例所提供的换流站停运控制方法停运第三换流站30后，还需要进一步停运第二换流站20，同样可以按照上文实施例所提供的换流站停运控制方法停运第二换流站20，此时第一换流站10处于带线路空载加压状态。

若需停运上述的第一换流站10，则在第一换流站10的换流阀闭锁并处于高阻状态后，根据预先设定的直流电压接管策略，第二换流站20或第三换流站30转变为直流电压控制换流站，使得第一换流站10可以停运，此时，原三端柔性直流输电系统成为了第二换流站20和第三换流站30组成的两端柔性直流输电系统。

相应的，本发明实施例还提供了一种换流站停运控制装置，应用于上述任一实施例所提供的换流站停运控制方法，包括：

切换单元，用于切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态；

检测单元，用于检测多端柔性直流输电系统的换流站的直流侧电流；

第一处理单元，用于判断所述检测单元检测的换流站的直流侧电流是否小于预设值，若所述换流站的直流侧电流小于所述预设值，则控制所述换流站直流侧的隔离闸刀断开。

本实施例所提供的换流站停运控制装置如图3所示，换流站停运控制装置12包括：切换单元120、检测单元121和第一处理单元122。在需要停运换流站时，切换单元120根据需要将所需停运换流站的换流变压器中的换流阀切换至高阻状态，检测单元121检测多端柔性直流输电系统的换流站的直流侧电流，并将检测的电流传输给第一处理单元122，第一处理单元122判断所述检测单元检测的换流站的直流侧电流是否小于预设值，若所述换流站的直流侧电流小于所述预设值，则控制所述换流站直流侧的隔离闸刀断开，从而实现换流站的停运。

在上述实施例的基础上，本发明一个实施例中的所述切换单元包括：闭锁单元，用于闭锁换流站的换流变压器中的换流阀；断开单元，用于断开换流站的进线断路器。

上述闭锁单元闭锁换流站的换流变压器中的换流阀，断开单元断开换流站的进线断路器，使得所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态。

在上述实施例的基础上，本发明另一个实施例中的换流站停运控制装置，还包括：

第二处理单元，用于控制所述切换单元切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态。

在需要停运换流站时，第二处理单元将需要停运的换流站的停运信号传输给对应的换流站的切换单元，控制切换单元切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态。

一个综上所述，本发明实施例所提供的多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法及装置，切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态，模块化多电平换流器无法对其直流侧的直流线路放电，当检测到换流站的直流侧电流小于预设值时，此时的需停运换流站直流端相当于空充母线，即相当于母线上没有电流，使得隔离闸刀可以断开，从而达到停运多端柔性直流输电系统中部分换流站，而不影响其他运行中的换流站的目的，操控简单有效，提高了多端柔性直流输电系统运行的灵活性，避免了停运部分换流站导致整个多端柔性直流输电系统停运而造成功率损失。

以上对本发明所提供的一种多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法及装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多端柔性直流输电系统的换流站停运控制方法，所述多端柔性直流输电系统包括至少三个换流站，所述换流站采用模块化多电平换流器，单个所述换流站直流侧包括直流电流检测器和至少一组隔离闸刀，其交流侧包括相互串联的进线断路器、换流变压器和充电电阻，其特征在于，所述方法包括：

切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态；

检测所述所需停运换流站的直流侧电流；

判断所述所需停运换流站的直流侧电流是否小于预设值；

若所述所需停运换流站的直流侧电流小于所述预设值，则断开所述所需停运换流站直流侧的隔离闸刀。

2.根据权利要求1所述的换流站停运控制方法，其特征在于，所述切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态包括：

闭锁所需停运换流站的换流变压器中的换流阀；

断开所述所需停运换流站的进线断路器。

3.根据权利要求1或2所述的换流站停运控制方法，其特征在于，所述换流站停运控制方法应用于的多端柔性直流输电系统包括至少三个运行中的换流站。

4.根据权利要求3所述的换流站停运控制方法，其特征在于，所述所需停运换流站为至少一个所述运行中的换流站。

5.根据权利要求4所述的换流站停运控制方法，其特征在于，所述所需停运换流站至少为两个时，同时停运全部所需停运换流站。

6.根据权利要求5所述的换流站停运控制方法，其特征在于，所述所需停运换流站交流侧为有源系统或无源系统。

7.根据权利要求6所述的换流站停运控制方法，其特征在于，所述所需停运换流站在定功率、定频率或定直流电压方式下运行。

8.一种换流站停运控制装置，应用于权利要求1-7任一项所述的换流站停运控制方法，其特征在于，包括：

切换单元，用于切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态；

检测单元，用于检测多端柔性直流输电系统的换流站的直流侧电流；

第一处理单元，用于判断所述检测单元检测的换流站的直流侧电流是否小于预设值，若所述换流站的直流侧电流小于所述预设值，则控制所述换流站直流侧的隔离闸刀断开。

9.根据权利要求8所述的换流站停运控制装置，其特征在于，所述切换单元包括：

闭锁单元，用于闭锁换流站的换流变压器中的换流阀；

断开单元，用于断开换流站的进线断路器。

10.根据权利要求8或9所述的换流站停运控制装置，其特征在于，还包括：

第二处理单元，用于控制所述切换单元切换所需停运换流站的换流变压器中的换流阀至高阻状态。